一種聚乳酸竹粉復合改性材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)保材料領域，尤其是涉及可生物降解材料領域，具體地是涉及一種 聚乳酸竹粉復合改性材料。
【背景技術】
[0002] 竹材加工后的余料可以通過制成一定目數(shù)的竹粉，直接應用于高分子改性應用， 進一步獲得竹粉的利用價值。
[0003] 目前，在環(huán)保材料領域屬聚乳酸材料的發(fā)展最為迅速，其應用范圍已經從最初的 醫(yī)療領域擴展到日常生活領域，特別是一次性刀叉勺、杯子、薄膜、辦公用品、園藝用品等； 但由于聚乳酸的成本與普通石油基塑料相比沒有優(yōu)勢，造成其大范圍的推廣受到限制；因 此，人們開始對如何降低聚乳酸的成本進行了大量的研究，主要是通過生物質原料復合到 聚乳酸基體中形成聚乳酸復合材料的方式來降低聚乳酸的成本;現(xiàn)有技術，大多是生物基 質淀粉，也有使用稻殼纖維或甘蔗渣等生物基質原料。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明目的是提高竹粉的使用價值，同時解決聚乳酸材料的高成本問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種聚乳酸竹粉復合改性材料，利用竹粉與聚乳 酸材料的復合來對竹粉進行高價值利用，并降低了聚乳酸材料的成本;所述聚乳酸竹粉復 合改性改料具有較好的力學能，同時保持了聚乳酸材料的生物降解性能。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術方案是：一種聚乳酸竹粉復合改性材料，其組成包括以下重 量份的組分： 聚乳酸50-90份； 成核劑0.5-2份； 填充增強劑5-20份 竹粉5-30份； 偶聯(lián)劑0.5-2份； 增韌劑1-5份。
[0007] 上述聚乳酸竹粉復合改性材料的加工，可以通過以下步驟完成： 一，將成核劑和偶聯(lián)劑常溫混合均勻，制成混合物A; 二，常溫下，將聚乳酸顆粒、增韌劑和混合物A均勻混合后，再加入填充增強劑和竹粉均 勻混合； 三，對步驟二獲得的混合物進行造粒處理。
[0008] 上述工藝中，所述成核劑與偶聯(lián)劑混合采用常溫快速（2 2000r/min)攪拌的方式， 攪拌時間為5-10分鐘； 聚乳酸顆粒、增韌劑和混合物A的混合采用常溫低速500r/min)攪拌的方式，攪拌時 間為10-15分鐘； 加入填充增強劑和竹粉后的混合采用常溫低速攪拌的方式，攪拌時間為15-30分鐘； 造粒采用雙螺桿造粒機進行，造粒溫度為170-220°C。
[0009]優(yōu)選地，成核劑與偶聯(lián)劑混合攪拌時間為5分鐘;聚乳酸顆粒、增韌劑和混合物A混 合攪拌時間為10分鐘，加入填充增強劑和竹粉后混合攪拌時間為15分鐘；造粒溫度為175 度。
[0010] 在本發(fā)明中，所述聚乳酸可以選擇浙江海正生物材料或美國Natureworks生產的 聚乳酸純料，比如Revodel90、4032D等；因為聚乳酸的光學純度對其結晶和耐熱性起到決定 性的作用，光學純度越高的聚乳酸在結晶后的耐熱性將比光學純度低的要高，所以優(yōu)選地， 所述聚乳酸的光學純度在98%以上，更優(yōu)選地所述聚乳酸的光學純度在99.5%以上。
[0011]所述成核劑為硅灰石、硫酸鈣晶須或碳化硅等無機材料;作為聚乳酸復合改性的 成核劑，本發(fā)明優(yōu)選超細5000目的二氧化硅;填充增強劑選用滑石粉，其有多種性能，例如： 改善成型收縮性率、成品表面硬度、表面抗劃痕性能、抗沖擊強度等，同時，滑石粉作為一種 無機物添加劑，與聚乳酸的生物降解性不沖突;而且，滑石粉的低成本可一定程度上降低聚 乳酸樹脂組合物的成本;然而，滑石粉的目數(shù)級別對聚乳酸的性能改變有一定的影響，目數(shù) 較高或較低都對改性性能不利，因此，作為優(yōu)選地，滑石粉的目數(shù)在800-5000目。
[0012] 所述竹粉在復合改性前需要進行烘干處理;優(yōu)選地，所述竹粉的大小為40目-400 目；更優(yōu)選地，所述竹粉的大小為40-200目，獲得此目數(shù)范圍的竹粉成本相對較低，同時可 以滿足于聚乳酸材料的復合改性，且其復合改性后的材料性能可以滿足工業(yè)應用。
[0013] 所述偶聯(lián)劑可以為有機鉻絡合物、硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸化合物，優(yōu)選地為硅烷 類，比如KH-560。
[0014]所述增韌劑可以選擇熱塑性彈性體(TPE)、高分子量聚氨酯(PU)、生物基聚酯等， 為保持聚乳酸的生物降解性和環(huán)境負荷的影響考慮，本發(fā)明優(yōu)先選擇生物基類聚酯，具體 地是具有柔性分子鏈的生物基聚酯，比如：聚己內酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸丁二醇 酯、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸乙二醇酯;所述的生物基聚酯具有生物質來源 的特質和生物降解的性能，與聚乳酸具有良好的相容性，同時可改善聚乳酸的柔韌性;更優(yōu) 選地，作為增韌劑為聚己內酯材料。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是： 上述聚乳酸竹粉復合改性材料，利用了竹粉與聚乳酸材料的復合來對竹粉進行高價值 利用，并降低了聚乳酸材料的成本，且復合改性后的材料具有較好的力學能，同時未改變聚 乳酸材料本身所具有的生物降解性能。
【具體實施方式】
[0016] 聚乳酸選用海正生物材料生產的Revode 190,成核劑選用超細5000目的二氧化硅， 填充增強劑選用滑石粉，偶聯(lián)劑選用KH-560,增韌劑選用生物質來源的聚己內酯，竹粉由某 竹制品生產企業(yè)提供，其目數(shù)在40目和100目兩種。采用如下步驟處理：1、成核劑+偶聯(lián)劑， 使用小型快速攪拌機(30L容量)常溫攪拌5分鐘，制成混合物A;2、聚乳酸顆粒+增韌劑+混合 物A，使用普通低速攪拌機(200L容量）常溫攪拌10分鐘后，再加入填充增強劑(滑石粉)和 竹粉，再低速攪拌15分鐘;3、采用雙螺桿擠出造粒機對按一下實施例所描述的混合組合物 進行造粒，造粒溫度為170-220°C。最后對所獲得的聚乳酸竹粉復合改性材料進行力學性能 測試，具體見表1。
[0017]實施例1:在雙螺桿改性造粒前對40目的竹粉進行烘干處理；混合物各組分配比 為:聚乳酸5000克，成核劑100克，800目的填充增強劑2000克，40目的竹粉3000克，偶聯(lián)劑 200克，增韌劑300克。
[0018]實施例2 :在雙螺桿改性造粒前對40目的竹粉進行烘干處理；混合物各組分配比 為:聚乳酸6000克，成核劑100克，800目的填充增強劑1500克，40目的竹粉2500克，偶聯(lián)劑 200克，增韌劑100克。
[0019]實施例3 :在雙螺桿改性造粒前對40目的竹粉進行烘干處理；混合物各組分配比 為:聚乳酸7000克，成核劑100克，800目的填充增強劑1000克，40目的竹粉2000克，偶聯(lián)劑 200克，增韌劑100克。
[0020]實施例4:在雙螺桿改性造粒前對40目的竹粉進行烘干處理；混合物各組分配比 為：聚乳酸8000克，成核劑100克，1250目的填充增強劑500克，40目的竹粉1500克，偶聯(lián)劑 200克，增韌劑100克。
[0021]實施例5 :在雙螺桿改性造粒前對40目的竹粉進行烘干處理；混合物各組分配比 為：聚乳酸8000克，成